導(dǎo)言：胃癌（gastric carcinoma）是最常見的癌癥之一，全球每年新增病例超過100萬例，死亡人數(shù)近80萬。難以早期診斷腹膜轉(zhuǎn)移是胃癌預(yù)后不良的主要原因。近日，中科院聯(lián)合香港城市大學(xué)開發(fā)了一種微流控技術(shù)，對(duì)胃癌細(xì)胞進(jìn)行無標(biāo)記的分離和表征，有助于胃癌的早期診斷。

癌細(xì)胞的分離和表征對(duì)于腹膜轉(zhuǎn)移的早期診斷至關(guān)重要。然而，由于患者腹腔灌洗液中癌細(xì)胞的含量低，傳統(tǒng)的檢測(cè)方法靈敏度較低，無法滿足臨床需求。近日，中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所（SIA）和香港城市大學(xué)（CityU）的研究人員與中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院的醫(yī)生共同開發(fā)了一種光誘導(dǎo)電動(dòng)力學(xué)（OEK）無標(biāo)記分離和表征胃癌細(xì)胞的微流控技術(shù)，該方法具有很高的有效性和靈敏度，能快速地檢測(cè)腹膜轉(zhuǎn)移并獲取細(xì)胞的電特性。

他們的研究結(jié)果于8月5日發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上，題目為“Detection and isolation of free cancer cells from ascites and peritoneal lavages using optically induced electrokinetics (OEK)”

在臨床實(shí)踐中，通常會(huì)進(jìn)行腹水和腹膜灌洗的細(xì)胞學(xué)檢查，以檢測(cè)腹膜腔中的游離癌細(xì)胞。但是，病理學(xué)家很難將胃癌細(xì)胞與腹膜間皮細(xì)胞（腹水和腹膜灌洗液的主要成分）區(qū)分開。另外，細(xì)胞學(xué)檢查依賴于細(xì)胞染色，這非常費(fèi)時(shí)，并且會(huì)將細(xì)胞殺死。因此，迫切需要一種新的無標(biāo)簽，快速的診斷方法，以高靈敏度識(shí)別并分離活的胃癌細(xì)胞。

在這項(xiàng)研究中，研究人員開發(fā)了一種光誘導(dǎo)電動(dòng)力學(xué)（OEK）的新型微流控芯片，從病人的腹水中分離出活的胃癌細(xì)胞，并對(duì)其電特性進(jìn)行了表征。建立了細(xì)胞聚合模型和細(xì)胞膜電容溶液模型。

OEK微流控芯片用于檢測(cè)腹膜轉(zhuǎn)移和細(xì)胞膜電容

胃癌細(xì)胞與腹腔灌洗細(xì)胞之間的大小和電學(xué)特性差異顯著。因此，OEK微流控芯片理論上可以將胃癌細(xì)胞與腹水和腹膜灌洗液分離。

（A）OEK系統(tǒng)的示意圖。該系統(tǒng)由一臺(tái)計(jì)算機(jī)，一臺(tái)投影儀，一個(gè)聚光鏡，一個(gè)信號(hào)發(fā)生器，一個(gè)三維（3D）運(yùn)動(dòng)臺(tái)，一個(gè)電荷耦合器件（CCD）相機(jī)和OEK微流體芯片組成。（B）提取裝置的示意圖。連接到注射泵的塑料軟管用于收集分離的細(xì)胞。（C）OEK微流體芯片的結(jié)構(gòu)。該芯片由三部分組成：涂有銦錫氧化物薄膜的玻璃（ITO玻璃），用于制造微通道的雙面膠帶和涂覆的氫化非晶硅（a-Si：H）ITO玻璃。

通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，研究人員成功從6名患者的腹水中分離出了胃癌細(xì)胞，純度高達(dá)71％。與傳統(tǒng)的臨床腹膜轉(zhuǎn)移檢測(cè)方法相比，該新方法解決了敏感性低的問題。

這也是一種無標(biāo)簽，無損且快速的技術(shù)，研究人員可以在5分鐘內(nèi)分離并收集OEK微流控芯片中的胃癌細(xì)胞。

    他們還獲得了胃癌細(xì)胞和腹膜灌洗細(xì)胞的細(xì)胞膜電容。這些數(shù)據(jù)可用作細(xì)胞標(biāo)志信息的生物標(biāo)記。

細(xì)胞極化模型與細(xì)胞分離

研究結(jié)果表明，OEK微流控芯片是能夠檢測(cè)腹水中游離的癌細(xì)胞，具有速度快，操作簡(jiǎn)便且無標(biāo)記的優(yōu)點(diǎn)，能加速診斷腹膜轉(zhuǎn)移的胃癌。此外，這是OEK首次成功應(yīng)用于臨床胃癌腹水樣品的分離。

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